1、高能脉冲星的发现和搜寻王 伟国家 天文台2013年脉冲星暑期讲习班 8月 13日 - 8月 23日 北京主要内容 高能脉冲星 : 如何定义 ? 高能 脉冲星的发现 高能脉冲星的搜寻和研究1、 X射线脉冲星2、伽玛射线脉冲星 高能脉冲星搜寻的最新突破也是重大突破 Fermi卫星发现大量伽玛射线脉冲星 总结与展望如何定义高能脉冲星 天文学的电磁波观测窗口伽玛射线 X射线 紫外 可见光 红外 射电 高能 天体物理观测窗口观测海平面高度 脉冲星多波段辐射能谱特征(总体):辐射流量射电 X射线伽玛射线光学辐射最强的 2个波段:射电 - 我们熟知的射电脉冲星高能,主要是伽玛射线波段 ,峰值能量在 GeV因
2、此高能波段也可以发现许多新脉冲星,研究脉冲星物理,开展脉冲星应用研究(导航)。高能 脉冲星是脉冲星家族很重要的组成部分!光子能量高能脉冲星的发现 第一颗高能脉冲星: Crab脉冲星1964年通过气球试验,发现了 Crab脉冲星和其星风云的 X射线辐射( 10-60 keV)。后续气球 /火箭观测( 1970)探测到 X射线脉冲( 1968年 Arecibo发现射电脉冲) 。Crab脉冲星和其星风云是全天最亮的稳定 X射线源,并作为 X射线天文的标准烛光。1970s, SAS-2高能卫星发现其伽玛射线 脉冲辐射 (10MeV)! 1970s : SAS-2卫星(美国)发现了 Crab和 Vela
3、 脉冲星的伽玛射线脉冲辐射Vela脉冲星是全天最亮的稳定伽玛射线源! 1970s 1982 : COS-B卫星(欧洲)探测到 Crab和 Vela 的脉冲辐射( 50MeV)探测到 二十颗新 的伽玛射线点源 一些源后来被证认是脉冲星。两颗高能脉冲星的时代高能脉冲星的搜寻和研究 如何搜寻高能脉冲星 :1、 已知射电脉冲星 (周期、位置 ),高能卫星跟踪观测,发现 X射线或伽玛射线脉冲;2、 高能探测器通过盲扫 (blind-search)观测,独立发现新的脉冲星 (新的位置、新的周期 )它们甚至没有射电辐射。 我们这里只讨论 快速自转的中子星通过转动能损产生的高能脉冲星 。中子星在 双星系统 可
4、以通过 吸积物质 到表面产生 吸积 X射线脉冲星 ,这类天体其他老师将会讨论 (17号李向东老师和下午其他老师的报告 )。X射线脉冲星搜寻 ROSAT卫星 X射线全天巡天观测(德国)波段: 0.1-2.4 keV历时 10年 1990-1999 ROSAT巡天:发现了超过 10万 个 X射线源。天文学家可以利用 ROSAT数据第一次开展系统的 X射线脉冲星搜寻。发现了 27颗 X射线脉冲星( Becker & Truemper 1997) !脉冲星研究主要发现 : 1、第一次发现毫秒脉冲星的 X射线脉冲 (Becker & Truemper 1993);2、探测到射电宁静伽玛射线脉冲星 Geminga的 X射线脉冲 ( Halpern & Holt 1992 ) ;3、年老脉冲星( Myr)表面热辐射的脉冲信号,测量中子星表面温度 ( Ogelman 1995 ) 。第一颗 X射线毫秒脉冲星 PSR J0437-4715 PSR J0437-4715双星系统,伴星 0.2M P=5.75 ms Porb=5.74 day 1993年被 Parkes发现(Johnston et al. 1993 Nature 361 613 ) X射线单脉冲辐射 热辐射,温度 1.7x106K(Becker & Truemper 1993 Nature 365 528)